The number of rooftop photovoltaic (PV) systems has significantly increased in recent years around the globe, including in Australia. This trend is anticipated to continue in the next few years. Given their high share of generation in power systems, detecting malfunctions and abnormalities in rooftop PV systems is essential for ensuring their high efficiency and safety. In this paper, we present a novel anomaly detection method for a large number of rooftop PV systems installed in a region using big data and a time series complexity measure called weighted permutation entropy (WPE). This efficient method only uses the historical PV generation data in a given region to identify anomalous PV systems and requires no new sensor or smart device. Using a real-world PV generation dataset, we discuss how the hyperparameters of WPE should be tuned for the purpose. The proposed PV anomaly detection method is then tested on rooftop PV generation data from over 100 South Australian households. The results demonstrate that anomalous systems detected by our method have indeed encountered problems and require a close inspection. The detection and resolution of potential faults would result in better rooftop PV systems, longer lifetimes, and higher returns on investment.


翻译:近年来,包括澳大利亚在内的全球各地的屋顶光伏发电系统数量大幅增加,预计这一趋势将在今后几年继续。鉴于其在发电系统中的发电比例很高,发现屋顶光伏发电系统的故障和异常对于确保其高效和安全性至关重要。在本文中,我们介绍了一个区域安装的大量屋顶光伏发电系统的新颖异常检测方法,该系统使用大数据和称为加权变异性(WPE)的时间序列复杂度测量。这一高效方法仅使用特定区域的历史光伏发电数据来识别异常光伏发电系统,不需要新的传感器或智能装置。我们使用真实世界的光电发电数据集,讨论如何为此调整WPE的超参数。拟议的光电极异常检测方法随后在100多个南澳大利亚家庭的屋顶光电发电数据上进行测试。结果显示,我们方法检测的异常系统确实遇到问题,需要仔细检查。发现和解决潜在的错误将会导致更好的屋顶光电系统、更长的寿命和更高的投资回报率。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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